автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование механизма приема и торможения прокатчиков утка станков СТБ с целью усовершенствования его конструкции для обеспечения надежной работы при повышенной частоте оборотов главного вала станка

МОСКОВСКИЙ ОРДЕ'НА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕКСТИЛЬШй ИНСТИТУТ имени А.Н.КОСЫГИНА

;

На правах рукописи/

Шемшш Бшрир

УДК 677.054.842.26-597.3(043.3>

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПРИЕМА И ТОВЮЖЕНИЯ ДОКЛАДЧИКОВ УТКА СТАНКОВ СГБ С ЦЕЛЬЮ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЕГО КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ ПРИ [Ю ВИШЕННОЙ ЧАСТОТЕ ОБОРОТОВ ГЛАВНОГО ВАЛА СТАНКА

Специальность 05.02.13 -Машины и агрегаты легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте имени А.Н.Косыгина

Научный руководитель -

.Официальные оппоненты

Ведущая организация -

доктор технических наук, профессор Горов Э.А.

доктор технических наук, профессор Карамышкин В.В.

кандидат технических наук, доцент". Голышев Е.С.

Научное Производственное Объединение "Текстильмаш"

Защита диссертации состоится "УЗ "^г£%5у2Х199о г. в Я " часов в аудитории 6НСЪ на заседании специализированного совета К 053.25.03 в Московском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте имени А.Н.Косыгина по адресу: 117918, Москва, М. Калужская ул., д. I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "ZX " И^ЛЬЦЛ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук, доцент

С

Поджаров Е.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной тенденцией развития советского и зарубежного ткацкого машиностроения в настоящее время является создание и совершенствование бесчелночных ткацких станков. Наиболее полно требованиям текстильной промышленности отвечают бесчелночные ткацкие станки СТБ, которые в настоящее время успешно эксплуатируются во всех отраслях текстильной промышленности СССР и зарубежных стран.

Практика эксплуатации названных станков показывает, что создание и повышение их производительности неразрывно связано с увеличением скорости работы основных механизмов. Исследования в области динамики бесчелночных ткацких станков свидетельствует о возможности дальнейшей интенсификации процесса выпуска тканей с доведением частоты вращения главного вала станка СЕВ до 360 об/мин.

Для повышения производительности станка СТБ путем увеличения количества прокладок уточной нити в единицу времени необходимо глубокое детальное исследование динамики всех его основных механизмов с введением в них соответствующих конструктивных изменений, обеспечивающих надежное действие при повышенном режиме работы.

_ Одним из таких механизмов является механизм приема и торможения прокладчиков уточной нити. Работа этого механизма при высоких режимах сильно усложняется в связи с тем, что увеличение скорости прокладчика уточной нити на 70% увеличивает его кинетическую энергию почти в три раза. В связи с этим встает вопрос об усовершенствовании всего устройства его > ¡1 тор^сенит. Следовательно, данная работа актуальна,

поскольку позволяет решить поставленные перед текстильной промышленностью задачи по усовершенствованию конструкции тормозного устройства прокладчиков уточной нити при повышенных режимах работы станка СТБ.

Цель работы. Целью данной диссертационной работы является проведение всесторонних исследований ториозного устройства прокладчиков уточной нити и разработана ни их основе рекомендаций по усовершенствованию его конструкции при увеличении скорости работы станка. •

Задача' исследования. В связи со сказанным выше были поставлены следующие задачи:

- исследовать движение прокладчика уточной нити через зев при ступенчатом изменении натяжения прокладываемой нити и аэродинамическом сопротивлении;

- учесть и оценить влияние предварительного поджатия резиновых амортизаторов на процесс торможения прокладчиков уточной нити в тормозном механизме;

- исследовать движение прокладчика уточной нити в процессе торможения и оценить влияние конструктивных параметров тормозного механизма на процесс торможения;

- исследовать удар прокладчика уточной нити в момент входа в тормозную коробку;

- оценить максимальную температуру тормозных планок и теплопередачу через колодки механизма торможения;

- исследовать возможность работы механизма торможения

и предложить прибор для диагностики и автоматической регулировки интенсивности торможения прокладчиков уточной нити на

существующих тормозных механизмах ткацких станков типа СТБ.

Научная новизна. Для уменьшения износа прокладчиков уточной нити и фрикционных планок, а также для устранения ударов прокладчиков о возвратчики предложено специально разработанное оригинальное устройстпо автоматического контроля и регулирования интенсивности торможения прокладчиков уточной нити в тормозной коробке на станках типа СТБ без изменения их конструкции.

Дана методика расчета предложенного механизма автоматизированной установки зазоров.

Оценено влияние предварительного подкатия резиновых еморгизаторов на процесс торможения прокладчика.

Проведен расчет теплопередачи через клапаны механизма торможения.

Исследован процесс удара прокладчика уточной нити при его входе в тормозную коробку.

Методы исследования. В работе использованы общие положения теоретической механики, теория удара, теория обыкновенных дифференциальных уравнений, техническая теория расчета тепловых процессов, современная теория расчета сил трения, расчет зубчатых передач, расчеты на ЭВМ. Использована современная экспериментальная аппаратура, обработка результатов экспериментов проведена методами математической статистики.

Практическая значимость работы заключается в использовании для практических проектных расчетов, предложенных в ра йото методе и ргхений, позволяющих на стадии проектирова-

ния определить пределы изменения конструктивных параметров тормозных коробок прокладчиков уточной нити. Разработано автоматизированное устройство регулировки интенсивности торможения, которое осуществляет самонастройку при изменении условий производственного процесса. Устройство позволяет добиться меньшего износа тормозных планок и устранить удары прокладчика об упоры в процессе торможения, что гарантирует нормальные условия работы станка при изменении ее режима.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и получили положительную оценку на заседании кафедры САПР и ТММ МТИ им. А.Н.Косыгина в 1989 году.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общие выводы, списка литературы и приложения. Изложена на 110 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 16 таблиц. В списке литературы 42 наименований.

Общий объем работы составляет 158 страниц.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы данной работы, определены цель и задачи исследований,

В первой главе проведен анализ особенности типовых устройств для торможения прокладчиков уточной нити в бесчелночных ткацких станках. Указаны достоинства и недостатки существующих конструкций механизмов торможения прокладчиков уточной нити. Дан критический обзор публикаций по исследованиям торможения челнока на челночных ткацких станках и прокладчиков уточной нити на станках типа СТБ, по направления?.! со-

вергаенстповпния тормозных механизмов.

В результате обзора установлено, что повышение производительности станков СГБ связано, г первую очередь, с повышением скорости перемещения прокладчика уточной нити. При этом возникают проблемы расчета тепловых процессов, оценки влияния величины массы, скорости, тормозных зазоров на процесс торможения. Сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена вопросам теоретического исследования движения прокладчика уточной нити. Очевидно, момент и. скорость пролета прокладчика уточной нити в приемную коробку зависит от закона его движения на участке его полета. Это движение происходит по сложному закону и зависит от начальной скорости прокладчика утка (скорость прокладчика в момент отрыва от гонка) \/Н1 натяжения нити утка Т(массы нити и характера изменения ее натяжения), силы трения прокладчика утка о направляющую гребенку р~ , силы лобового аэродинамического сопротивления воздуха ф и ряда случайных факторов.

Конструктивно в зеве по всему периметру поперечного сечения прокладчика имеется достаточный зазор, поэтому движение прокладчика утка в направляющей гребенке в первом приближении можно рассматривать как движение свободного твердого тела. Поскольку повороты прокладчика в зеве незначительны, ими можно пренебречь и рассматривать только поступательное движение прокладчика как абсолютно твердого тела.

При этом р рассматривалась как сила сухого трения с некоторь?.! приведенным коэффициентом трения, сила пропорциональна квадрату скорости движения прокладчика и его площади поперечного сечения, сила общего натяжения, нити, кото- . рая большую ччоть времени близка к постоянной. Из уравнения

движения получено выражение, определяющее скорость движения прокладчика уточной нити через зев.

Основное рассеяние кинетической энергии прокладчика происходит в тормозном механизме за счет сил сухого трения. Силы трения, действующие на прокладчик уточной нити в приемной коробке, пропорциональны силе давления колодки, которая, в свою очередь, определяется степенью сжатия резинового амортизатора.

В конструкции тормозного механизма движение прокладчика уточной нити рассматривается как поступательное движение твердого тела и уравнение движения прокладчика в период торможения следует из равенства элементарной кинетической энергии аГе и элементарной работы внешних сил торможения ¿и/:

Статическая упругая характеристика резиновых амортизаторов определена экспериментально и представляет собой нелинейную жесткую характеристику (рис. Р.

Работа упругих сил деформации при сжатии представляет собой заштрихованную область. На основе упругой характеристики амортизаторов дана оценка работы упругих сил за одно сжатие для двух случаев: при разных р] , и при равных

Расчеты показали, что работа упругих сил резиновых амортизаторов при предварительном поджатии незначительна.

Исходя из анализа физической картины деформирования резиновых амортизаторов принята гипотеза, в соответствии с которой сила трения прямо пропорциональна площади контакта прокладчика с пластиной или пройденному пути под пластиной.

Эксперименты показывают, что теоретическая (рис. 21 и статическая экспериментальные кривые изменения силы торможения близки и, если будет принята .другая гипотеза об из-

о

-9-

Рис. I. Реальная упругая характеристика резинового амортизатора.

Рис. 2. Сила торможения.

менении силы трения под клипанами, отличная от линейной, это не внесет большой погрешности в конечный результат.

Если принять допущение, что износ тормозных пластин прямо пропорционален рассеянной кинетической энергии прокладчика уточной нити, то по виду теоретического графика силы торможения /у (рис. 21 можно сделать некоторые качественные выводы по выбору конструктивных параметроп приемной коробки, обеспечивающих одинаковый одновременный износ тормозных пластин передней и задней колодок.

Рекомендован метод графического интегриронлння, ориентированный на графическое задание силы торможения

В главе дано также решение задачи об ударе прокладчика о переднюю верхнюю тормозную пластину. В результате решения получена величина кинетической энергии, которой обладает прокладчик уточной нити после удяра.

В третьей главе рассматриваются особенности расчета теплового режима в тормозном устройстве. В начале рассмотрено уравнение теплового баланса, в котором учтено Количество теплоты, выделяемой в тормозном устройстве при торможении^ нагревание прокладчика и пластин и выделение тепла с их поверхности. Получено решение, на основании которого построена Кри-ввя нагревп в повторно-кратковрсмрнном режиме. Эта кривая свидетельствует о Наличии установив,'лейся температуры нагрева пластины и позволяет судить о максимальном знпчении этой температуры.

Для точных расчетов процессов трения и образования тепла предлагается использовать современную теорию сухого трения с использованием системы уря«нений тепловой динпмики трения и иаипаи!>яни,я. Приреденк основу«:" гоотног'епгл.

о

В гларг; разработан метоп, расчета теплопередачи через колодки механизма торможения. Для решения поставленной задачи принята моцель вида призматического стержня, находящегося в среде с постоянной температурой. С одного торца стержня происходит его нагрев череп тонкую пластину. Другой торец соприкасается с массивной врехней плитой. В расчете использована теория теплопроводности через плоскую стенку и уравнение передачи тепла череп стержень. Получено решение в общем виде, которое позволяет проводить расчеты при различных вариантах конструктивных параметров и оценивать экстремальные варианты.

Глава 4 посвящена разработке и исследованию устройства с автоматическим регулированием интенсивности торможения прокладчиков уточной нити на ткацких станках СТВ (рис. 3). При экспериментальном исследовании влияния масс, скорости .входа прокладчиков уточной нети п приемную коробку и тормозных зазоров, особое внимание уделялось работе и регулировке тормозного устройства. Выло разработало и предложено авторо-гулируемое устройство торможения прокладчиков уточной нити. Оно включает в себя электронный прибор, осуществляющий систематический контроль интенсивности торможения прокладчиков уточной нити, и устройство, которое обеспечивает раздельное поджатие тормозных пластин при их неравномерном износе. Применение этих устройств на станках типа СТВ позволяет решат,ь задачу повышения надежности и долговечности работы механизма торможения.

Устройства с автоматизированиям контролем интенсивности торможения прокладчиков уточной нити отличается от известных механизмов наличием зубчатой передачи, которая за счет поворота пиитов перемещает тормозные колодки вверх и вниз, регулируя таким образом поднятия тормозных планок после получения

Двигатель с

I

I—с

. Фотоэлектрический, преобразователь

р!<с. 3. Схема устройства автоматического регулирования интенсивности торможения.

сигнала о недостаточном торможении. Зубчатая передача получает принудительное реверсивное движение от двигателя, связанного с управляющим устройством. Последнее с помощью фотоэлектрического преобразователя реагирует на изменение времени торможения прокладчика и дает соответствующие сигналы.

Разработана методика расчета параметров цилиндрической зубчатой передачи с тремя осями вращения (с промежуточным зубчатым колесом) по заданному межосевому расстоянию крайних зубчатых колес ¿^.Передаточное число Ц. обусловлено надежностью торможения прокладчиков уточной нити. Разработан алгоритм расчета зубчатой передачи, который реализован в виде программы на ЭВМ, позволяющей исследовать и выбирать различные варианты передачи.

В пятой главе проведено экспериментальное исследование работы тормозного устройства прокладчика уточной нити. Использован специальный стенд, содержащий приемную коробку и обеспечивающий ход процесса торможения такой же, как в станках СТБ. Разгон прокладчика уточной нити на стенде осуществлялся с помощью пневматического устройства.

Начальная скорость входа прокладчика уточной нити определялась с помощью двух фотодиодов, установленных на лнии его полета. При этом использован унифицированный измерительный блок, содержащий устройства настройки, коммутаций и индикаций.

Эксперименты проводились для двух разных масс прокладчика -40 г и 22 г.

При обработке результатов экспериментов использованы методы математической статистики. Определены доверительные интервалы результатов измерений.

Показано экспериментально, что при интенсивном торможении прокладчиков уточной нити (лри увеличении скорости входа прокладчика в приемную коробку) происходит нагревание и изнашивание тормозных пластин и это уменьшает эффект торможения, а также приводит к удару прокладчика утка о возвратчик.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Одним из способов повышения производительности ткацких станков с прокладчиками утка (типа CtB^ является увеличение скорости полета прокладчика утка при прокладывании уточной нити.

2. Яри осуществлении этого мероприятия возникают существенные трудности в Обеспечении нормальной работы устройства, обеспечивающего торможение й прием прокладчиков утка после прокладывания уточной нити.

3. Обзор патентной литератур^ показывает, что в настоящее время многие иностранные фирмы проводят поисковые работы по обеспечению надежного торможения прокладчиков утка при повышенной скорости их движения й обеспечению хорошего контроля работы тормозного устройства.

4. Цель настоящей работы заключается в выявлении возможности Испольэойания тормозных устройств, имеющихся на ткацких станках типа СТБ, и в изыскании новых устройств, обеспечи-ващих автоматическое регулирование торможения при повышении скорости прокладчиков утка.

5. Для решения этих зацоч потребовалось теоретическое и экспериментальное исследование гормонных устройств, испольэуе-vux на ткпг.кнх стпикпх тнг.я CTG.

6. При движении прокладчика утка на участке его полета в зеве сопротивление уточной нити представлено в виде ступенчатой функция, что позволило получить простые решения дифференциального уравнения движения прокладчика утка.

7. Введение предварительного поджатия резиновых амортизаторов расширяет возможности изменения величин тормозных зазоров с сохранением необходимых максимальных давлений на прокладчик.

8. Работа упругих сил поджатых резиновых амортизаторов мала, ' Определяющим фактором в процессе торможения являются силы

сухого трения между тормозными пластинами и прокладчиком.

9. При подборе соотношения между максимальными удельными давлениями переднего и заднего клапанов можно исходить из величины работы сил трения и торможения (площадь под кривой р ) по ходу.

10. В настоящее время имеется большое количество перспективных фрикционных полимерных материалов. Для расчета температуры их поверхности и износа в процессе торможения может быть использована механо-молекулярная теория.

11. На основе теории теплопроводности плоской стенки и передачи теплоты вдоль однородного стержня получена формула для определения количества тепла, передаваемого колодками в окружающую среду.

12. Предложен электронный прибор, позволяющий определить интенсивность торможения прокладчиков утка и выяснить необходимость поджатия тормозных колодок.

13. Предложено устройство, обеспечивающее необходимое поджа-тие тормозных пластин отдельно при неравномерном их износе.

-1614. Произведен расчет зубчатой передачи этого устройства при различных усилиях под г чтил тормозных планок. Составлены алгоритм и программп для ЭЦНЛ. 16. Экспериментально определена скорость плета прокладчиков

утка п приемную коробку при различных массах прокладчиков. 16. Экспериментально показано влияние массы прокладчика и

тормозных зазоров на интенсивность процесса торможения. 1?. Установлено, что при установке тормозных зазоров необходимо учитывать нелинейность упругой характеристики резиновых (или других) амортизаторов, которые определены экспериментально.

Подписано в печать 16,11.30 Сдано б производство I9.II.SU Формат бумага 60x84/16 Бумага'ынох.

Усл.пе-ч.л. 1,0 Уч.-изд.л. 0,75 Заказ Ю93 Тира* Юо Бесплатно

Ротапринт ».Г.!, 117<11^, :.;осква, ул., Донская, '¿о